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一款GaN HEMT内匹配功率放大器设计过程详解
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2023-02-17
王刚
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近年来，宽禁带材料与微波功率器件发展非常迅猛。GaN材料作为第三代半导体的典型代表，具有很多优异的特性，如禁带宽 度宽、击穿场强高、热传导率高和峰值电子漂移速度高，所以GaN材料可以很好地满足高温、高频和高功率等工作要求。同时 由于目前的电子整机系统要求功率放大器具有较宽的带宽、较大的功率和较高的效率，而GaAs器件受自身功率密度的限制， 在兼顾体积时不能保证较大功率的输出，并且用GaAs器件制作的功率放大器效率较低。相比之下GaN器件在这方面的优点就 变得非常突出，GaN器件制成的功率放大器效率高于GaAs，且GaN可以高电压工作的特点将会使其成为未来工程应用的首选 ［1］。 与以多个晶体管并联来实现的功率放大器相比，单胞的功率放大器具有更高的能效，同时这样也可使得功率器件的输入、输出 端口的阻抗与多胞器件相比更大，因此在设计和使用时，由输入、输出引线微小的变化、管壳以及其他寄生参数等带来的对电 路性能的影响就比较小，甚至可以忽略不计，这样实际电路的性能与仿真的性能更为接近，可以保证电路的性能。同时本文采 用了内匹配的方式，即在管壳内部引入匹配电路，通过较高进度的薄膜电路对功率芯片进行匹配，可进一步减小外界寄生参数 对电路性能的影响，更加有利于电路的设计。
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